为了茁壮成长，蚁群依赖于每个人的努力。 对于入侵者蚂蚁，这意味着勤奋的侦察员会追踪其他巢穴，然后指挥数百只野蛮的觅食者发起攻击。 他们回来时用钳子夹住死去的幼蚂蚁来喂养定居点。 克隆产生了。 殖民地蓬勃发展。
但是入侵者蚂蚁是受冒名顶替者困扰的大约 50 种物种之一：类似于蚁后的寄生蚂蚁。 它们贪婪地吃着蜂群的食物，却推卸自己的觅食职责，繁殖时只能孵化出更多的寄生虫而不是工蚁。 假蜂王是如何出现的，长期以来一直困扰着科学家们。
佐治亚大学的进化遗传学家肯·罗斯说：“这些东西是如何产生的，这真是一个谜。”
A 周二发表在《当代生物学》上的研究 提供解决方案. 一种在单代入侵者蚂蚁之间快速变异的“超基因”很可能是皇家冒名顶替者的罪魁祸首。 这一发现源于洛克菲勒大学实验室的一次惊人观察，Waring Trible 和他的研究生导师 Daniel Kronauer 在那里研究了入侵蚁群。
“这些奇怪的变异蜂王刚刚出现，”领导这项研究的特里布尔博士说，他现在就读于哈佛大学。 在培养皿中与蚁群的其余部分隔离开来，很明显可以看出：几只蚂蚁有翅膀。
这是许多物种蚁后的典型特征，但这很奇怪，因为入侵者蚂蚁通常没有翅膀，也没有蚁后。
“看到这些有翅膀的雌性非常令人震惊，非常引人注目，马上，”特里布尔博士说。 “我立刻认为这是遗传的。”
他着手对 10,000 只蚁群进行分类。 他的大海捞针搜索总共发现了 14 个冒名顶替的皇后，然后他让它们繁殖。 他们的后代总是有翅膀的寄生虫。
Trible 博士和他的同事多年来致力于研究突变体并试图弄清它们的起源。 另一位遗传学家肖恩·麦肯齐 (Sean McKenzie) 编译 常规蚂蚁的整个基因组，而 Trible 博士分析了突变体的基因组。 通过比较基因组，Trible 博士可以了解普通蚂蚁和变异蚂蚁的不同之处。
在这两种蚂蚁中，一条染色体携带一组基因，这些基因一起遗传，可以控制重要的特征和功能，称为超基因。 普通蚂蚁有一个超基因副本和另一个突变和隐性版本。 但是冒名顶替的蜂后有两个拷贝的变异超基因。
“人类的这种突变可能会杀死你，”特里布尔博士说。 “染色体如此退化。 这是一个非常讨厌的突变。”
但是对于这些蚂蚁来说，杀不死它们的东西会让它们长出翅膀。
Trible 博士说，超基因“极有可能”控制冒名顶替蜂后的生长，但需要更有针对性的研究来证实这一发现。
几十年来，人们普遍认为复杂的特征或行为，例如寄生或蜂群中蚁后的数量，将由许多基因的综合影响决定，罗斯博士说，他在蚂蚁和蚂蚁中发现了第一个超基因。没有参与这项新研究。 但他说，科学家们现在知道，“可能有很多基因，但它们往往被锁在超基因中。” 这意味着复杂的特征可能只取决于一个因素，“这太神奇了，”他说。
虽然科学家们已经确定了至少五种其他蚂蚁超基因，但这将是第一个控制种姓，或者蚂蚁是否成为工蚁、觅食者或蚁后的超基因； 其他的则与社会行为有关。 为什么蚂蚁会发展成某个种姓的成年人是一个悬而未决的问题。 这种超基因似乎已经消除了寄生虫成为工人的能力，并允许它们发挥通常在袭击者物种中不存在的作用。
“分离基于种姓的突变体是一个非常强大的工具，”Trible 博士说。 他说，突变体可以成为了解进化黑匣子的重要窗口。
这也是首次观察到与其宿主同种的寄生蚂蚁。 虽然有许多寄生蚂蚁，但到目前为止，它们一直是与宿主不同的物种，可能随着时间的推移从原始物种慢慢进化成为它们的寄生虫。 这项新研究表明，寄生突变可以发生在一个物种内并跨越一个世代，颠覆了之前关于这种转变需要数千年或更长时间的假设。
“这是一步，但并非微不足道，”罗斯博士说。